Shumë në mekanikën kuantike mbetet përtej të kuptuarit, shumë duket fantastike. E njëjta gjë vlen edhe për numrat kuantikë, natyra e të cilëve është ende misterioze sot. Artikulli përshkruan konceptin, llojet dhe parimet e përgjithshme të punës me to.
Karakteristika të përgjithshme
Numrat kuantikë me numër të plotë ose gjysmë të plotë për sasitë fizike përcaktojnë të gjitha vlerat e mundshme diskrete që karakterizojnë sistemet e kuanteve (molekula, atomi, bërthama) dhe grimcat elementare. Zbatimi i tyre është i lidhur ngushtë me ekzistencën e konstantës së Planck-ut. Diskretiteti i proceseve që ndodhin në mikrokozmos pasqyron numrat kuantikë dhe kuptimin e tyre fizik. Ato u prezantuan fillimisht për të përshkruar rregullsitë e spektrave të atomit. Por kuptimi fizik dhe diskretiteti i sasive individuale u zbuluan vetëm në mekanikën kuantike. Të gjitha shtetet përgjegjëse për vlerat e mundshme nga një grup i tillë formojnë një sistem të plotë shtetesh. Numrat kuantikë në kimi me shkallët e lirisë së një elektroni e përcaktojnë atë në tre koordinata hapësinore dhe një shkallë të brendshme lirie -rrotullim.
Konfigurimet e elektroneve në atome
Në një atom ka një bërthamë dhe elektrone, ndërmjet të cilave veprojnë forcat e natyrës elektrostatike. Energjia do të rritet ndërsa distanca midis bërthamës dhe elektronit zvogëlohet. Besohet se energjia potenciale do të jetë zero nëse është pafundësisht larg bërthamës. Kjo gjendje përdoret si pikënisje. Kështu, përcaktohet energjia relative e elektronit.
Shëmbëlltyra elektronike është një grup nivelesh energjie. Përkatësia e njërit prej tyre shprehet me numrin kuantik kryesor n.
Numri kryesor
I referohet një niveli të caktuar energjie me një grup orbitalesh që kanë vlera të ngjashme, të përbërë nga numra natyrorë: n=1, 2, 3, 4, 5… Kur një elektron lëviz nga një hap në tjetrin, Ndryshimet kryesore të numrit kuantik. Duhet të kihet parasysh se jo të gjitha nivelet janë të mbushura me elektrone. Gjatë mbushjes së guaskës së një atomi, realizohet parimi i energjisë më të vogël. Gjendja e tij në këtë rast quhet e pangacmuar ose themelore.
Numrat orbital
Çdo nivel ka orbitale. Ata prej tyre me energji të ngjashme formojnë një nënnivel. Një caktim i tillë bëhet duke përdorur numrin kuantik orbital (ose, siç quhet edhe ai, anësor) l, i cili merr vlerat e numrave të plotë nga zero në n - 1. Pra, një elektron që ka numrat kuantikë kryesorë dhe orbitalë n dhe l mund të jenë të barabarta, duke filluar me l=0 dhe duke përfunduar me l=n - 1.
Kjo tregon natyrën e lëvizjes së përkatësisënënniveli dhe niveli i energjisë. Për l=0 dhe çdo vlerë të n, reja elektronike do të ketë formën e një sfere. Rrezja e saj do të jetë drejtpërdrejt proporcionale me n. Në l=1, reja e elektroneve do të marrë formën e pafundësisë ose figurës tetë. Sa më e madhe të jetë vlera e l, aq më komplekse do të bëhet forma dhe energjia e elektronit do të rritet.
Numrat magnetikë
Ml është projeksioni i momentit këndor orbital (anësor) në një ose një drejtim tjetër të fushës magnetike. Ai tregon orientimin hapësinor të atyre orbitaleve në të cilat numri l është i njëjtë. Ml mund të ketë vlera të ndryshme 2l + 1, nga -l në +l.
Një numër tjetër kuantik magnetik quhet spin - ms, që është momenti i brendshëm i momentit. Për ta kuptuar këtë, mund të imagjinohet rrotullimi i një elektroni, si të thuash, rreth boshtit të tij. Ms mund të jetë -1/2, +1/2, 1.
Në përgjithësi, për çdo elektron, vlera absolute e spinit s=1/2, dhe ms do të thotë projeksioni i tij mbi bosht.
Parimi
Pauli: një atom nuk mund të përmbajë dy elektrone me 4 numra kuantikë të ngjashëm. Të paktën njëri prej tyre duhet të jetë i shkëlqyer.
Rregulli për formulimin e atomeve.
- Parimi i energjisë minimale. Sipas tij, fillimisht plotësohen nivelet dhe nënnivelet që janë më afër bërthamës, sipas rregullave të Klechkovsky.
- Pozicioni i elementit tregon se si shpërndahen elektronet në nivelet dhe nënnivelet e energjisë:
- numri përputhet me ngarkesën e atomit dhe numrin e elektroneve të tij;
- numri periodik korrespondon me numrin e niveleveenergji;
- numri i grupit është i njëjtë me numrin e elektroneve të valencës në atom;
- nëngrupi tregon shpërndarjen e tyre.
Grimcat elementare dhe bërthamat
Numrat kuantikë në fizikën e grimcave elementare janë karakteristikat e tyre të brendshme që përcaktojnë ndërveprimet dhe modelet e transformimeve. Përveç spin-it s, kjo është ngarkesa elektrike Q, e cila për të gjitha grimcat elementare është e barabartë me zero ose një numër i plotë, negativ ose pozitiv; ngarkesa e barionit B (në një grimcë - zero ose një, në një antigrimcë - zero ose minus një); Ngarkesat leptone, ku Le dhe Lm janë të barabarta me zero, një, dhe në antigrimca - zero dhe minus një; spin izotopik me numër të plotë ose gjysmë të plotë; çuditshmëria S dhe të tjerët. Të gjithë këta numra kuantikë vlejnë si për grimcat elementare ashtu edhe për bërthamat atomike. Megjithatë, nuk është aspak e nevojshme që ato t'i përkasin një spektri diskret vlerash të mundshme.
